SU767219A2

SU767219A2 - Reactor for continuous metal refining

Info

Publication number: SU767219A2
Application number: SU782577317A
Authority: SU
Inventors: Иван Григорьевич Гладких; Наталия Ивановна Гладких
Original assignee: Ордена Ленина Институт Кибернетики Ан Украинской Сср
Priority date: 1978-02-06
Filing date: 1978-02-06
Publication date: 1980-09-30

Description

(54) ;РЕАКТОР НЕПРЁРЬШНОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА(54); METAL NON-FAST REFINING REACTOR

Изобретение относитс к области черной металлургии, в частности к непрерывному рафинированию металла и вл етс усовершенствованием известного реактора непрерывного рафинировани метсшла по авт. св. 492554. В основном изобретении реактор не прерывного рафинировани металла содержит камеру эжекции, водоохлаждае мую камеру стабилизации, камеру разделени и дожигани газов, водорхлаж даемый напорный металлопровод с соп:лом на конце, реактор смонтирован на подвижной платформе с движителем р.. Недостатком такого реактора вл ет с ненадежность работы внутренней поверхности соплаj быстрый износ которой приводит к нарушению качественного состава металла, так как обеспечить металлический гарнисаж на внутренней поверхности сопла т жело, пото му что металл имеет очень низкую температуру плавлени по сравгнению со шлаком/ охлаждение его до этой темпе ратуры приведет к увеличению толщины олакового гарнисажа на внешней поверх ности сопла, что повли ет на эжекцио ную способность шлака. Целью предлагаемого изобретени вл етс повышение надежности реактора и качества металла. Указанна цель достигаетс тем , что в известном реакторе в сопле металлопровода выполнены каналы дл подсоса шлака, расположенные под углсал 15-45 к оси сопла. Реактор, который .изображен на чертеже, состоит из камеры 1 эжекции, камеры 2 стабилизации, камеры 3 разделени , камеры 4 газоотделени с горелкой 5, напорного металлопровода 6, сопла 7 с наклонными каналами 8, подвижной платформы 9, направл ющих 10, движител 11, системы охлаждени 12, трубопроводов 13 подачи .шлакооб-. разующих и 14 отвода газообразных продуктов, циркул ционных каналов15, патрубков 16 дл удалени металла и 17отработанного шлака, трубопроводов 18подачи и 19 отвода хладагента. Внутренн часть реактора состоит из камеры эжекции, в которой распсшагаютс напорный металлопровод 6, сопло 7 с наклонными каналами 8, трубопровод 13 подачи шлакообразующих, камера стабилизации 2 располагаетс между камерой 1 эжекции и камерой 4 газоотделени с горелкой 5, камера зжекции сообщаетс с камерой 3 разделени циркул ционными каналами 15, в камере разделени располагаетс трубопро вод отвода газообразных продуктов, патрубки 16 дл удалени металла и 17 отработанного шлака. Металлопровод и футерованна часть реактора располагаютс на платформе 9, котора 1еремещаетс по направл ющим 10 движителем 11, который установлен на платформе, там же установлена система охлаждени 12, посредством которой по трубопроводу 18 подачи и 19 отвода хладагента охлаждаютс сопло и камера стабилизации. Реактор работае.т следующим образом . Струи жидкого металла подаютс из сопла 7 в камеру 1 эжекции, где осуществл етс зжектирование шлака. Образовавша с смесь поступает в камеру . 2 стабилизации, в которой, интенси мое перемешивание и диcпepгиjзoвaниe системы шлак-металл сопровождаетс протеканием реакции. На выходе из камеры 2 стабилизации смесь поступае в камеру 4 газоотделени , где происходит завершение физико-химических процессов и разделение системы металл - шлак-газ.Газ дожигаетс горел кой 5 и отводитс трубопроводом 14,металл и шлак поступают в камеру 3 разделени , откуда металл удал етс через патрубок 16, а шлак возвращае с по циркул ционным каналам 15 в камеру эжекции, отработанный шлак удал етс через патрубок. 17. Динамическое регулирование процесса рафинировани во врем работы осуществл етс путем перемещени платформы, по направл ющим 10 с помощью движител 11. При таком пер мещении измен етс рассто ние между соплом 7 и камерой 2 стабилизации, ЧТО приводит кизменению эжектирук)щей способности и соотношени смешиваемых компонентов металл-ишак. Обеспечение требуемого живого сечени потока в камере 2 стабилизации и сопле 7, достигаетс путем охлаждени рабочих поверхностей хладаген том, который подаетс системой охла дени 12 по трубопроводу 18 и ОТВОдитс по трубопроводу 19. При охлаж дении рабочих поверхностей образует с настыль шлака (гарнисаж), которы предохран ет поверхности от разруше ни . Наружна поверхность сопла и камера стабилизации имеют непосредствённь1й контакт со шлаком, а внутренн поверхность сопла омываетс ишаком, поступающим по наклонным каналбм 8. Создание гарнисажа на рабочих поверхност х сопла и камеры стабилизации повыша.ет надежность реактора и качественный состав полу чаемого металла. Создать гарнисаж на внешней поверхности сопла из шла Ка, а на внутренней поверхности соп из металла очень т жело, так как температура плавлени металла колеблетс от 1150 до 1560сСпримен ютг чугун или сталь разливочных марок). Поэтому на внутренней поверхности сопла гарнисаж не создаетс , что приводит к быстрому ее износу. Износ сопла вли ет на эжектирующую способность дилака, состав смеси металл-шлак и на качественный состав готового металла. Шлаковый гарнисаж на внутренней поверхности сопла можно создать лри условии не смешени потока металла и шлака. Это можно обеспечить при движении двух параллельных потоков на рассто нии не более 2-3 диаметров сопла от ее кромки, если форма и скорость потока металла не искажаютс неровност ми поверхности сопла. В св зи с небольшим рассто нием, на котором потоки не смешиваютс , каналы дл шлака могут быть выполнены наклонными к оси сопла. Скорость двух потоков после сли ни определ етс по формуле: л- ° а ) N w,, где Vo-скорость потока после сли ни ) v -скорость потока металла в сопле V -скорость потока шлака из канала; 1Т1)т12)1п,-соответствующие массовые расходы потоков; 2 -угол между соплом и шлаковым каналом. Из формулы видно, что скорость потоков после сли ни зависит от угла наклона канала к оси сопла. Более близкий параллельный поток шлака к металлу в сопле может быть создан каналом, расположенным к оси сопла под углом Ыа близким к нулю, но при этом увеличиваетс количество неровностей на поверхности сопла, так как.канал оканчиваетс не отверстием , а продолжаетс углублением на поверхности сопла, кроме того уменьшаетс стенка между каналами, oiчего искажаетс форма потока металл.а, под действием котор&го размываетс поток шлака и перемешиваетс с ним. При изготовлении канала под углом наклона к оси сопла dj 90 поверхность сопла измен етс незначительно , но поток шлака ока.зывает значительное тормЪз щее действие на поток метал ш, отчего измен етс форма и скорость потока металла, под действием которого поток шлака срезаетс и перемешиваетс с металлом. Оптимальным углом наклона канала к оси сопла, при котором образуетс незначительное количество неровностей на поверхности сопла и небольшое тормоз щее воздействие потока ишака на поток металла, вл етс угол clj 45. При этом угле скорость и форма потока метгшла сохран ютс , поэтомуThe invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the continuous refining of metal and is an improvement of the known continuous refining reactor according to the author. St. 492554. In the main invention, the continuous metal refining reactor contains an ejection chamber, a water-cooled stabilization chamber, a gas separation and afterburning chamber, a water reservoir and a pressurized metal conduit with cone: scrap at the end, the reactor is mounted on a movable platform with a propulsor p .. There is a lack of reliability of the inner surface of the nozzle, the rapid deterioration of which leads to a violation of the qualitative composition of the metal, since it is necessary to provide a metal skull on the inner surface of the nozzle. Because the metal has a very low melting point comparing to the slag / cooling it to this temperature will lead to an increase in the thickness of the varnish on the outer surface of the nozzle, which will affect the ejection capacity of the slag. The aim of the invention is to improve the reliability of the reactor and the quality of the metal. This goal is achieved by the fact that in a known reactor in the nozzle of a metal pipe there are channels for slag suction located under the angle 15-45 to the axis of the nozzle. The reactor, which is depicted in the drawing, consists of an ejection chamber 1, a stabilization chamber 2, a separation chamber 3, a gas separation chamber 4 with a burner 5, a pressure metal line 6, a nozzle 7 with inclined channels 8, a movable platform 9, guides 10, a propulsion 11 , cooling system 12, supply pipelines 13. slag. discharging and 14 removal of gaseous products, circulation channels 15, pipes 16 for removal of metal and 17 waste slag, pipelines 18 for supply and 19 for removal of coolant. The inside of the reactor consists of an ejection chamber, in which a pressure metal line 6, a nozzle 7 with inclined channels 8, a slag-forming supply line 13, a stabilization chamber 2 is located between the ejection chamber 1 and the gas separation chamber 4 with a burner 5, the blasting chamber communicates with the separation chamber 3. circulation channels 15, in the separation chamber there is a pipeline for discharging gaseous products, nozzles 16 for removing metal and 17 waste slag. The metal conduit and the lined part of the reactor are located on platform 9, which is displaced along guides 10 by propeller 11, which is mounted on the platform, and cooling system 12 is also installed there, by means of which coolant nozzle and stabilization chamber are cooled through supply line 18 and 19. The reactor works. As follows. The jet of liquid metal is supplied from the nozzle 7 to the ejection chamber 1, where slag is injected. Formed with the mixture enters the chamber. 2 stabilization, in which, intensive mixing and dispersion of the slag-metal system is accompanied by the reaction. At the exit from the stabilization chamber 2, the mixture enters the gas separation chamber 4, where the physicochemical processes are completed and the metal-slag-gas system is separated. The gas is burned by the burner 5 and removed by pipeline 14, the metal and slag enter the separation chamber 3, from which the metal is removed through the pipe 16, and the slag is returned from the circulation channels 15 to the ejection chamber, the waste slag is removed through the pipe. 17. Dynamic regulation of the refining process during operation is carried out by moving the platform along the guides 10 with the help of the propulsion device 11. With this movement, the distance between the nozzle 7 and the stabilization chamber 2 changes, which leads to a change in the ejection capacity and mixing ratio metal-ass components. The provision of the required living cross-section in the stabilization chamber 2 and the nozzle 7 is achieved by cooling the working surfaces with the refrigerant supplied by the cooling system 12 through the pipeline 18 and the OVTO through the pipeline 19. When the working surfaces are cooled, forms slagging (slag) on the working surfaces protects the surface from damage. The outer surface of the nozzle and the stabilization chamber have direct contact with the slag, and the inner surface of the nozzle is washed with a donkey coming in through inclined channels 8. Creating a skull on the working surfaces of the nozzle and the stabilization chamber increases the reliability of the reactor and the qualitative composition of the metal. To create a skull on the outer surface of the nozzle of the slag Ka, and on the inner surface of the nozzle of metal is very heavy, since the melting point of the metal ranges from 1150 to 1560s (for example, iron or cast steel). Therefore, no skull is created on the inner surface of the nozzle, which leads to its rapid wear. Wear of the nozzle affects the ejection capacity of the dilak, the composition of the metal-slag mixture and the qualitative composition of the finished metal. Slag skull on the inner surface of the nozzle can be created without the condition of mixing the flow of metal and slag. This can be achieved by moving two parallel flows at a distance of no more than 2-3 diameters of the nozzle from its edge, if the shape and speed of the metal flow are not distorted by the unevenness of the nozzle surface. Due to the short distance over which the flows do not mix, the slag channels can be made inclined to the axis of the nozzle. The speed of two streams after merging is determined by the formula: L - ° a) N w, where Vo is the flow rate after merging) v is the flow rate of the metal in the nozzle; V is the flow rate of the slag from the channel; 1T1) t12) 1p, -the corresponding mass flow rates; 2 - the angle between the nozzle and the slag channel. It can be seen from the formula that the flow rate after merging depends on the angle of inclination of the channel to the nozzle axis. A closer parallel flow of slag to the metal in the nozzle can be created by a channel located to the axis of the nozzle at an angle LА close to zero, but this increases the number of irregularities on the surface of the nozzle, because the channel does not end with a hole, in addition, the wall between the channels is reduced, the shape of the metal stream is distorted, and under the action of which the slag stream is eroded and mixed with it. When the channel is made at an angle of inclination to the nozzle axis dj 90, the nozzle surface varies slightly, but the slag flow has a significant braking effect on the metal flux w, which changes the shape and speed of the metal flow, under which the slag flow is cut off and mixed with by metal. The optimum angle of inclination of the channel to the axis of the nozzle, at which an insignificant amount of irregularities on the nozzle surface and a slight inhibitory effect of the flow of the donkey on the metal flow is formed, is an angle of clj 45. At this angle, the velocity and shape of the flow of the needle remain,

на рассто нии 2-3 диаметров сопла потоки не переметивarotcfl, и на поверхности сопла создаетс устойчивый гарнисаж.At a distance of 2-3 times the diameter of the nozzle, the streams are not remarked by the arrotscfl, and a steady skull is created on the surface of the nozzle.

Так как в реакторе примен ютс ишаки различной в зкости, которые по различному оказьшают тормоз щее воздействие на поток металла, то угол наклона канала к оси сопла может колебатьс в пределах 45 + 15.Since donkeys of different viscosity are used in the reactor, which in different ways inhibit the flow of metal, the angle of inclination of the channel to the axis of the nozzle can vary within 45 + 15.

Поэтому, чтобы создать наповерхноти и внутри сопла одинаковый гарниса и этим увеличить срок службы его, сопло имеет наклонные каналы к ocHj по которым во внутрь сопла поступает шлак, при движении он обмывает внутренние стенки сопла и осаждаетс на них.Therefore, in order to create the same garnish on the surface and inside the nozzle and thereby increase its service life, the nozzle has inclined channels to ocHj through which slag enters the nozzle, while moving, it washes the inner walls of the nozzle and deposits on them.

Защита поверхностей сопла и каме ры стабилизации гарнисажем приводитThe protection of the nozzle surfaces and the stabilization chamber with a skull leads

WW

к повышению надежности работы реактора более чем в 2 раза.to increase the reliability of the reactor more than 2 times.

Claims

1. USSR author's certificate 492554, cl. C 21 C 5/56, 1973 (prototype).

"

P